Кремнезем и «Челенджер». Получилось так, что этот раздел писался в траурные для американского народа дни. 28 января 1986 года через 74 секунды после запуска на высоте 15 километров взорвался топливный бак космоплана «Челенджер». Погибли смелые люди и среди них две женщины — астронавт Джудит Резник и школьная учительница Шарон Криста Маколифф. Она планировала провести два телеурока из космоса для англоязычных школьников.
Несмотря на шоковое состояние, официальные лица США заявили, что выполнение космической программы с использованием орбитальной ступени системы «Спейс Шаттл» (космический челнок) будет продолжено. Группа поиска подобрала в океане обгорелые обломки, в том числе несколько керамических плиток, изготовленных из кремнезема.
Как известно, американские ученые, инженеры и рабочие спроектировали и построили пять космических кораблей многоразового использования. «Энтерпрайз» прошел испытания на земле и в воздухе. «Колумбия», «Челенджер» и «Дискавери» сравнительно благополучно совершили двадцать четыре космических рейса.
Выход космоплана на орбиту обеспечивают два симметрично расположенных стартовых ускорителя, работающих на твердом топливе, и жидкостно-реактивные двигатели. Большая часть стартового топлива для них помещается в гигантском топливном баке. Еще до выхода на орбиту космоплан освобождается от него и от стартовых ускорителей. Для возвращения на Землю пилот включает тормозные двигатели. Космоплан, словно метеор, врезается в плотные слои атмосферы, его носовая часть и треугольные крылья раскаляются почти до 1500 кельвинов. Этот страшный термический и механический удар принимают на себя керамические плитки.
Для защиты космоплана «Колумбия» применяются материалы на основе чистого кварцевого волокна. Плотность его составляет 144 и 352 килограмма на кубический метр (другими словами материал значительно легче воды). Керамические плитки изготавливают из штапельного стекловолокна с содержанием кремнезема 99,7 процента. Диаметр отдельных волоконцев 1,2–1,4 микрометра, длина — не более 64 миллиметров. Волокно предварительно прокаливают, очищают от неволокнистых включений (капель стекла) и примесей. Затем из него приготавливают суспензию, которая идет на отливку теплозащитных плиток. На этом этапе их плотность составляет 112 килограммов на кубический метр. После обжига при температуре 1560 кельвинов плитка готова к работе в космосе.
Первое испытание орбитальной ступени «Колумбия» прошло 12 апреля 1981 года. Экипаж состоял из опытного пилота Джона Янга и новичка Роберта Криппена, который затем совершил несколько челночных рейсов. После выхода на орбиту они с помощью бортовой телекамеры осмотрели поверхность космоплана. Было обнаружено, что на гондолах с двигателями маневрирования в хвостовой части «Колумбии» отвалилось несколько плиток. Это не помешало им успешно приземлиться на взлетно-посадочной полосе.
В дальнейшем плитки стали делать из кварцевого волокна без всяких добавок и с добавкой двадцати процентов алюмоборосиликатного волокна. Плотность плиток при этом уменьшилась до 128 и 192 килограммов на кубический метр. Основной размер — квадрат со стороной 150 миллиметров и толщиной 38–127 миллиметров. К точности размеров предъявляются высокие требования: отклонения не должны превышать 0,2 миллиметра. Это понятно. Жаропрочные плитки прилегают друг к другу и словно чешуя защищают космоплан.
По данным американской печати, применяемые на космопланах «Колумбия», «Челенджер» и «Дискавери» плитки прошли испытания на термическую устойчивость при температурах 1590, 1640 и 1700 кельвинов. Выдержка при заданном режиме составляла 15 часов. Плитки хорошо показали себя при многократных обдувах огненной плазмой. В гибели космоплана «Челенджер» их вины нет…
Глава 9
Геммологические изыскания
За кварцем в машине времени. Жанр научной фантастики существовал во все времена и всегда пользовался спросом. Нет ничего удивительного в том, что выдающиеся писатели для лучшей пропаганды своих идей облекали их в фантастические одежды. Так же неудивительно, что на страницах книг часто появлялся кварц во всех его ипостасях, ибо он был популярен во все времена и у всех народов. Давайте же совершим рейд по временам и странам. Средство передвижения — машина времени Герберта Уэллса, тем более что и в ней был хрусталь: «Путешественник во Времени держал в руке искусно сделанный блестящий металлический предмет немного больше маленьких настольных часов. Он был сделан из слоновой кости и какого-то прозрачного, как хрусталь, вещества». Итак, вы готовы? Нажимаем на кнопку… Вы видите — «произошло колебание воздуха, и пламя лампы задрожало. Одна из свечей, стоявших на камине, погасла. Маленькая машина закачалась, сделалась неясной, на мгновение она представилась нам как тень, как призрак, как вихрь поблескивающего хрусталя и слоновой кости — и затем исчезла, пропала». Мы в пути!